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高中生物必修二:基因的表达PPT 课件_图文


高中生物必修二: 第4章 基因的表达

基因

有遗传效应的DNA片段 控制生物性状

基因

在染色体上呈线性排列

肤色 眼皮单双 血型

思考:电影中的科学家是怎么使已 灭绝的恐龙复活的?
利用恐龙的DNA使恐龙的基因表达出 来,表现恐龙的特性,才是恐龙的复活。
在基因表达的时候,基因(DNA)就像一张蓝图, 生物体就是根据这张蓝图用蛋白质构建起来的,因为 蛋白质是生命活动的主要承担者(或体现者),基因 对性状的控制,是通过控制蛋白质的合成来实现的。

问:基因(DNA)在细胞核中,而蛋白 质合成是在细胞质的核糖体上进行的,在 细胞核的基因如何控制在细胞质中的蛋白 质的合成呢?两者如何联系起来的呢? 推测:在DNA和蛋白质之间,有一种中 间物质能够作为传达DNA信息的信使。 科学家发现此物质就是RNA。
问:为什么RNA适于作DNA的信使呢?

细胞中的两种核酸的比较

DNA

RNA

组成元素

C、H、O、N、P

基本单位 脱氧核苷酸(4种) 核糖核苷酸(4种)

化学组成

磷酸 脱氧核糖 A、T、C、G

磷酸 核糖 A、U、C、G

结 构 规则的双螺旋结构 一般单链结构,较短

功能

储存、传递和表达 遗传信息

mRNA:转录信息,翻译的模板 tRNA:运输特定氨基酸 rRNA:核糖体的组成成分

分布

细胞核的染色体,线 粒体,叶绿体

细胞质,核糖体

图4-1核糖与脱氧核糖

图4-2 DNA与RNA在化学组成上的区别

RNA的在细胞中有三种:mRNA(信使RNA), tRNA(转运RNA),rRNA(核糖体RNA)
图4-3三种RNA示意图

RNA适于作DNA的信使的原因: (1)它的分子结构与DNA很相似,也是由基本 单位-核苷酸连接而成,也能储存遗传信息。 (2)在RNA与DNA的关系中,也遵循“碱基 互补配对原则”,但U-A。 (3)RNA一般是单链,而且比DNA短,因此 能够通过核孔转移到细胞质中。
问:DNA的信息是怎么传给mRNA的?

图4-4以DNA为模板转录RNA的图解、动画过程

比较复制,转录过程的差异:

DNA复制

转录

场所 解旋 模板

细胞核 完全解旋 DNA的两条链

细胞核 只解有遗传效应的片段
DNA的一条链

原料 酶
产物
信息传 递方向
特点

4种脱氧核苷酸
DNA解旋酶、DNA聚合酶 (主要酶)
DNA
DNA DNA
半保留复制, 边解旋边复制

4种核糖核苷酸 RNA聚合酶 RNA
DNA mRNA
边解旋边转录

转录小结: 概念:在细胞核中,以DNA双链中的一
条为模板,合成mRNA的过程。 场所:细胞核 模板:DNA解旋,以其中一条链为模板 原料:4种核糖核苷酸(A、U、C、G) 条件:ATP、酶(RNA聚合酶) 产物:单链的mRNA(信使RNA) 信息传递方向:DNA mRNA

练习巩固:

1.DNA分子的解旋发生在____D____过程中。

A.复制 B.转录 C.翻译

D.复制和转录

2.果蝇的遗传物质由____B_____种核苷酸组成。

A.2

B.4

C.5

D.8

3.一个DNA分子可以转录出多少种多少个mRNA 分子( C ) A.一种一个 B.一种多个 C.多种多个 D.无数种无数个

4.已知一段信使RNA上有12个A和G,该信使RNA上共有30个碱 基。那么转录成该信使RNA的一段DNA分子中应有C和T( D )

A.12个 B.18个

C.24个 D.30个

mRNA在细胞核中合成 A A T C A A T A G DNA
细胞核
U U A G AU AUC
mRNA

核孔

细胞质

mRNA通过核孔进入细胞质 A A T C AA T AG
细胞核
细胞质
U U A G AU AUC mRNA

问题情境: 转录后进入细胞质的mRNA仍是碱基
序列,而不是蛋白质。那么,mRNA上 的碱基序列如何能变成蛋白质中氨基酸的 种类、数量和排列顺序呢?mRNA如何 将遗传信息翻译成蛋白质?
思考:mRNA的4种碱基如何决定20种氨基酸? 碱基与氨基酸之间的对应关系是怎样的?

感悟科学家破译遗传密码的推理过程: 1个碱基决定1个氨基酸? 4种,不行! 2个碱基决定1个氨基酸?
16种组合方式也不能决定20种氨基酸,不行!!
提出:mRNA上每3个相邻的碱基决定1个 氨基酸。 64种,可行!!!
密码子:mRNA上三个相邻的碱基称为 一个密码子(三联体密码)。

思考与讨论:已知一段mRNA的碱基序列是 AUGGAAGCAUGUCCGAGCAAGCCG,你 能结合密码子表写出对应的氨基酸序列吗?
甲硫氨酸—谷氨酸—丙氨酸—半胱氨 酸—脯氨酸—丝氨酸—赖氨酸—脯氨酸

分析密码子的特点: (1)一个密码子决定一个特定的氨基酸; (2)有的氨基酸可能有一个以上的密码子 (密码的简并,有何意义?); (3)起始密码子、终止密码子。64种密码中: 61个编码控制20种氨基酸合成,另外3个 (UAG、UAA、UGA)不编码任何氨基 酸,而是合成蛋白质的终止信号又称终止 密码。 (4)几乎所有生物都共用一套密码子。

问:
mRNA进入细胞质后,就与蛋白质的 “装配机器”—核糖体结合,形成合成 蛋白质的“生产线”。那么,游离在细 胞质中的氨基酸是怎样运送到合成蛋白 质的“生产线”上的呢?

tRNA的反密码子与 mRNA上的密码子 互补配对。
专一性:每种tRNA 只能识别并转运一 种氨基酸。
图4-5 tRNA的结构示意图

图4-6 蛋白质的合成示意图 动画展示蛋白质的合成过程

图4-6中所示的正在合成的肽链的氨基酸 序列是什么?
甲硫氨酸—组氨酸—色氨酸—精氨酸 —半胱氨酸—半胱氨酸—脯氨酸

一个mRNA分子上结合多个核糖体,同时合成多条肽链

翻译小结: 概念:游离在细胞质中的各种氨基酸,
以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序 的蛋白质的过程,称为遗传信息的翻译。
场所:细胞质的核糖体。 模板:以mRNA为模板。 原料:20种氨基酸(由tRNA搬运)。 条件:酶、ATP 产物:有一定氨基酸顺序的肽链。 信息传递方向:mRNA 蛋白质

比较复制,转录和翻译三个过程的差异:

时间 场所

DNA复制 细胞分裂间期
细胞核

转录

翻译

生物生长发育过程中

细胞核

核糖体

模板 DNA双链

DNA一条链

mRNA

原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 20种氨基酸

产物
信息传 递方向

DNA DNA DNA

RNA

肽链

DNA mRNA mRNA 蛋白质

特点

半保留复制,边 解旋边复制

边解旋边转录

一个mRNA分 子可以与多个 核糖体结合

能发生碱基配对的场所和过程:
场所: 细胞核、线粒体、叶绿体、 核糖体
过程: DNA复制、RNA复制、转录、 逆转录、翻译

归纳遗传信息流动方向:

思考:DNA的碱基数、mRNA的碱基数与氨基酸

个数的关系如何?

例:一条多肽链中有氨基酸1 000个,则作为合成该

多肽链模板的信使RNA和用来转录该信使RNA的基因

分子分别至少有碱基多少个? D

A.3 000个和3 000个

B.1 000个和3 000个

C.1 000个和4 000个
小结:

D.3 000个和6 000个

DNA的碱基数:mRNA的碱基数:蛋白质的氨基酸

数= 6n:3n:n

6(n+1):3(n+1):n



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